Madoka自动凝胶时间测试仪与传统热板人工搅拌测试法的比较

电子级环氧树脂的主要有双酚A型环氧树脂，酚醛型环氧树脂，无卤阻燃环氧树脂和特种高性能环氧树脂等。

双酚A型环氧树脂 (BPA Epoxy)是基础用量最大的电子级树脂。主要应用于常规的FR-4 覆铜板（普通家电、消费电子的PCB）。

酚醛型环氧树脂 (Novolac Epoxy)的分子结构中含有多个环氧基团，固化后交联密度大，耐热性（Tg）显著提高，且耐化学腐蚀性更好。主要应用于高Tg覆铜板（多层板、汽车电子）、半导体塑封料（EMC）。

无卤阻燃环氧树脂 (Halogen-free Epoxy)，传统的FR-4靠添加含溴（卤素）阻燃剂来防火，但燃烧时会产生有毒气体。为符合欧盟RoHS等环保法规，开发了无卤树脂，通过在树脂分子骨架中引入含磷或含氮的结构来实现阻燃（如DOPO改性环氧树脂）。主要应用于手机等消费电子的环保PCB、FPC。

特种高性能环氧树脂（如双环戊二烯 DCPD 型）有极低的吸水率和优异的介电性能（低 Dk/Df）。主要应用于高速数字电路板、高频通信基板的前置替代材料。

全球电子级环氧树脂（如高频高速、半导体封装级）主要由日本（DIC、三菱化学、化药）、美国（Olin、亨斯迈）和中国台湾（南亚塑胶、长春化工）的企业主导。

凝胶时间是评估电子级环氧树脂固化特性与一致性的关键质量参数，测量电子级环氧树脂凝胶时间，业界通常采用以下二种方法：

方法一：热板法（Hotplate Method）

这是PCB和覆铜板（CCL）行业常用的手工测试方法，通常遵循IPC-TM-650 2.3.18 标准。

适用对象：液态树脂胶液（Varnish）或半固化片（Prepreg）上刮下来的树脂粉末。

测试设备：恒温加热板（带精确温控，表面通常为抛光的不锈钢或铝合金）。

Labodorf GT-10凝胶时间测试仪

测试步骤：

1. 设定温度：将热板加热并稳定在规定温度。对于常规FR-4环氧树脂，通常设定为 171℃±0.5℃（不同Tg或特种树脂可能设定为更高温度）。

2. 投放样品：用小勺取一定量（通常为200mg左右）的树脂粉末或用注射器滴加几滴液态胶液到热板中心，同时按下秒表。

3. 搅拌：树脂受热融化后，立刻用牙签或拨棒在树脂中进行匀速的圆周搅拌，搅拌时，每一次圆周运动应使中间部分的树脂搅动到外沿，外沿部分的树脂搅动

到中间。应该注意将树脂限制在直径20-22mm的区域内。

4. 终点判断：随着固化反应进行，树脂粘度迅速变大。用牙签不断将树脂向上挑起（拉丝）。当挑起的树脂无法拉出长丝，而是立刻断裂，且树脂整体变成具有弹性的橡胶状（不再具有流动性）时，立即停止秒表。秒表显示的时间即为该温度下的凝胶时间（通常在几十秒到几分钟不等）。测试后需迅速用铜刮刀清洁热板表面。

方法二：自动凝胶时间测定仪法（Auto Gel Timer Method）

Madoka自动化凝胶时间测试仪

为了消除手工热板法中人为操作带来的误差，实验室常使用自动化的凝胶时间测定仪。Madoka是按照IPC-TM-650 2.3.18测试方法设计的自动化凝胶时间测试仪。通过模拟人工手动搅拌操作，在设定的速度搅拌树脂样品的同时测定阻力扭矩，记录阻力扭矩随时间的变化，超过设定的临界值即为所测树脂材料的凝胶时间。

测试设备：

自动凝胶时间测定仪（包含可升降调温加热板、公转母转子、自转搅拌转子和搅拌扭矩记录分析软件）。

测试步骤：

1. 设置测量条件，热板温度，搅拌速度

2. 执行调零操作，后点击测量按钮

3. 在第三次蜂鸣音同时投入树脂样品 ，热板开始自动升起。搅拌棒接触树脂样品，开始自动搅拌。

搅拌子将严格按照IPC-TM-650 2.3.18测试方法要求，模拟人工手动搅拌操作，以直径10-13mm的圆周运动充分搅拌树脂。搅拌时,每一次圆周运动将中间部分的树脂搅动到外沿,外沿部分的树脂搅动到中间。

5. 达到设定的时间后测量结束。测量结束，凝胶时间会根据设置的搅拌扭矩值自动计算得出。

总结

手工热板法便宜、快速，但太依赖人工经验，数据无法追溯。MADOKA自动凝胶时间测试仪使用的是和手工法一样的热板，只需要0.2g的半固化片粉末或几滴胶液就能测试。它既满足电子级环氧树脂（特别是PCB/CCL行业）必须的“微量、薄层、快速受热"的苛刻要求，又满足了自动化和客观定量的现代化实验室测试要求。

参考资料：

1. IPC-TM-650 2.3.18测试方法

2. ISO 8987:2005 Specifies methods for the determination of the B-transformation time of phenolic resins

3. Madoka自动凝胶时间测试仪用户使用手册